TW201545198A

TW201545198A - 電感耦合型等離子體處理腔室及其抗腐蝕絕緣視窗及製造方法

Info

Publication number: TW201545198A
Application number: TW103142803A
Authority: TW
Inventors: Xiaoming He; Tuqiang Ni; Hai-Hui Sun
Original assignee: Advanced Micro Fab Equip Inc
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-12-01
Also published as: CN105088141A; TWI633571B

Abstract

本發明提供了電感耦合型等離子體處理腔室及其抗腐蝕絕緣視窗及製造方法，其中，所述絕緣視窗上利用增強型物理或者化學氣相沉積在其面對等離子體的一面塗覆抗腐蝕塗層，所述塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗進行了熱處理步驟。其中，所述熱處理步驟包括熱退火步驟。本發明製造的抗腐蝕層厚度高，質地均勻，結構穩定，應力較低，不會破裂。

Description

電感耦合型等離子體處理腔室及其抗腐蝕絕緣視窗及製造方法

本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種電感耦合型等離子體處理腔室及其抗腐蝕絕緣視窗及製造方法。

等離子體處理腔室利用真空反應室的工作原理進行半導體基片和等離子平板的基片的加工。真空反應室的工作原理是在真空反應室中通入含有適當刻蝕劑源氣體的反應氣體，然後再對該真空反應室進行射頻能量輸入，以啟動反應氣體，來激發和維持等離子體，以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上澱積材料層，進而對半導體基片和等離子平板進行加工。

由於等離子體處理腔室中存在等離子體，等離子體處理腔室曝露於等離子體的元件或者腔壁都會受到不同程度的腐蝕。業內也提出了不同的製造抗腐蝕元件的機制。

如何製造穩定可靠的抗腐蝕元件，是本領域技術人員研發的目標。

針對背景技術中的上述問題，本發明提出了一種電感耦合型等離子體處理腔室及其抗腐蝕絕緣視窗及製造方法。

本發明第一方面提供了一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗，其中：所述絕緣視窗上利用增強型物理或者化學氣相沉積在其面對等離子體的一面塗覆抗腐蝕塗層，所述塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗進行了熱處理步驟。

進一步地，所述熱處理步驟包括熱退火處理。

進一步地，所述抗腐蝕層塗層的材料包括以下任一種或任多種：Y₂O₃、YF₃、ErO₂、Al₂O₃、SiC、AlN、ZrO₂。

進一步地，所述抗腐蝕塗層的厚度為大於40um。

進一步地，所述抗腐蝕層塗層具有多層結構。

進一步地，所述絕緣視窗的陶瓷基體為石英或者氧化鋁。

本發明第二方面提供了一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法，其中，所述製造方法包括如下步驟：提供一絕緣視窗基體；在所述絕緣視窗基體上利用增強型物理或者化學氣相沉積在其面對等離子體的一面塗覆有一層抗腐蝕塗層；然後對塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗執行熱處理步驟。

進一步地，所述熱處理步驟包括熱退火處理。

進一步地，所述製造方法還包括如下步驟：對絕緣視窗曝露於等離子體的一面進行粗糙化處理步驟，然後在所述絕緣視窗基體上利用增強型物理或者化學氣相沉積在其面對等離子體的一面塗覆有一層抗腐蝕塗層。

進一步地，所述粗糙化處理使得絕緣視窗的表面粗糙度小於0.5um。

進一步地，所述粗糙化處理使得絕緣視窗的表面粗糙度大於2um。

進一步地，當所述抗腐蝕塗層具有多層結構時，所述製造方法還包括如下步驟：在對塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗執行熱退火處理步驟之後，對絕緣視窗之上的多層結構的抗腐蝕塗層進行表面拋光或者研磨處理。

進一步地，利用增強型物理或者化學氣相沉積製造抗腐蝕塗層的溫度取值範圍為高於室溫。

進一步地，所述抗腐蝕塗層的厚度為大於40um。

進一步地，當所述抗腐蝕塗層具有多層結構時，其多層結構中的每一層單層結構的厚度取值範圍為0.1um到30um，多層結構的數目能夠達到1到100層。

根據本發明一個具體實施例，本發明採用增強型物理或者化學氣相沉積沉積的抗腐蝕塗層具有較高厚度，在絕緣視窗上執行熱退火步驟，以穩定塗覆了塗層的絕緣視窗的結構穩定性。由於不同材料以及利用增強型物理或者化學氣相沉積在離子轟擊作用下形成抗腐蝕塗層，絕緣視窗上塗覆的抗腐蝕塗層必然具有剩餘應力。

104‧‧‧絕緣視窗

104a‧‧‧絕緣視窗表面

200‧‧‧等離子體處理腔室

202‧‧‧金屬側壁

204‧‧‧絕緣頂板

204a‧‧‧等離子體的一面

206‧‧‧基座

208‧‧‧射頻電源

210‧‧‧射頻線圈

212‧‧‧氣體注入口

214‧‧‧射頻源

820‧‧‧源材料

825‧‧‧電子槍

830‧‧‧電子束

d2‧‧‧抗腐蝕層

d11‧‧‧抗腐蝕塗層

S21‧‧‧X光射線

S22‧‧‧衍射光線

W‧‧‧基片

p‧‧‧製程區域

a‧‧‧孔洞

第1圖，為電感耦合型等離子體處理腔室的結構示意圖。

第2a圖，為現有技術的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的採用等離子體噴塗的方法製造表面塗層的剖面示意圖。

第2b圖，為現有技術的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的利用塊體陶瓷直接摻雜氧化釔的方法製造表面塗層的剖面示意圖。

第3圖，為本發明一個具體實施例的抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的剖面結構示意圖。

第4圖，為本發明一個具體實施例的一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法步驟流程圖。

第5圖，為本發明一個具體實施例的一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法的PEPVD的原理示意圖。

第6圖，為本發明一個具體實施例的一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法的熱退火步驟的曲線原理示意圖。

第7圖，為本發明一個具體實施例的一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法的熱退火步驟針對不同材料層的參數列表。

第8圖，為布拉格原理示意圖。

第9圖，為利用布拉格原理進行直線擬合求斜率對本發明的發明效果進行分析的曲線圖。

以下結合附圖，對本發明的具體實施方式進行說明。

要指出的是，“半導體工藝件”、“晶圓”和“基片”這些詞在隨後的說明中將被經常互換使用，在本發明中，它們都指在處理反應室內被加工的工藝件，工藝件不限於晶圓、襯底、基片、大面積平板基板等。為了方便說明，本文在實施方式說明和圖示中將主要以“基片”為例來作示例性說明。

本發明適用於所有的等離子體處理腔室中容易被等離子體腐蝕的元件，包括電容耦合型等離子體處理腔室(CCP)和電容耦合型等離子體處理腔室(ICP)。例如，電容耦合型等離子體處理腔室的氣體噴淋頭(showerhead)，以及各種腔室側壁頂板等部位。下文將以電容耦合性等離子體處理腔室的絕緣視窗為例進行說明。需要說明的是，雖然本文將以電容耦合性等離子體處理腔室的絕緣視窗為例進行說明，但是其不能用於限制本發明，本發明的應用範圍不限於此。

第1圖是根據本發明一個具體實施例的電感耦合等離子體處理裝置的結構示意圖。圖2示出根據本發明一個實施例的等離子處理裝置200。應當理解，其中的電感耦合等離子體處理裝置200僅僅是示例性的，所述200實際上也可以包括更少或額外的部件，部件的排列也可以不同於圖2中所示出。

第1圖示出了根據本發明第一實施例的電感耦合等離子體處理裝置的截面圖。電感耦合等離子體處理裝置200包括金屬側壁202和絕緣頂板204，構成一個氣密的真空封閉殼體，並且由抽真空泵(未示出)抽真空。所述絕緣頂板204僅作為示例，也可以採用其它的頂板樣式，比如穹頂形狀的，帶有絕緣材料視窗的金屬頂板等。基座206包括一靜電夾盤(未示出)，所述靜電夾盤上放置著待處理的基片W。偏置功率被施加到所述靜電夾盤上，以產生對基片W的夾持力。射頻電源208的射頻功率被施加到位於絕緣頂板204上的射頻功率發射裝置上。其中，在本實施例中，所述射頻發射裝置包括射頻線圈210。處理氣體從氣源經過管線被供應到反應腔內，以點燃並維持等離子，從而對基片W進行加工。優選地，處理氣體從氣體注入口212進入腔室。

參見第1圖，可知，絕緣視窗204的背面直接曝露于制程區域P，長期處於制程區域P中的等離子體的腐蝕之下。因此，現有技術也採用了很多抗腐蝕機制試圖解決這個問題，但是也帶來了新的問題。例如，利用氧化鋁Al₂O₃製造的絕緣視窗204會引起Al金屬污染，金屬污染是等離子體處理腔室中的大忌，絕緣視窗204位於基片W的正上方，若金屬污染從絕緣視窗204掉落在基片W上，將會對基片造成不可逆轉的損壞。而用石英製造的絕緣視窗又往往使用壽命短。

為了製造出穩定可靠的絕緣視窗，工程師採用了許多不同方法來製造具有一抗腐蝕層的電感耦合型等離子體絕緣窗口。第2a圖是現有技術的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的採用等離子體噴塗的方法製造表面塗層的剖面示意圖。如第2a圖所示，利用等離子噴塗(plasma spray)製造塗覆在絕緣視窗104表面104a之上的抗腐蝕塗層d11由於利用噴塗的氧化釔粒子形成的，質地鬆軟，並且具有多孔狀疏鬆組織，如圖2所示其中具有很多孔洞a。利用等離子噴塗(plasma spray)製造的抗腐蝕塗層d11通常導致形成的塗層具有高表面粗糙度(Ra大於4微米或更多)和相應地高孔隙度(體積率大於3%)，在等離子體環境中中易產生顆粒污染。此外，由於孔洞a中還包含其他氣體，例如氮氣等，使得抗腐蝕層d11的抗腐蝕材料純度下降非常多，當抗腐蝕層d11由於腐蝕作用逐漸變薄，孔洞a中的氣體會逐漸被放出，也會成為基片制程過程中的雜質氣體。因此，現有技術利用等離子體噴塗方法製造的絕緣視窗抗腐蝕層d11具有高粗糙度和多孔結構，使得絕緣視窗104或者抗腐蝕層易產生顆粒，其有可能導致制程基片的污染。另外，由於氣體注入孔內的等離子體噴塗層非常粗糙並和絕緣窗口104的基體具有較弱的粘附力，當這種被噴塗過的氣體噴淋頭在等離子處理腔室中使用時，所述顆粒會從氣體注入口出來，掉落到基片上。

第2b圖是現有技術的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的採用塊體陶瓷直接摻雜氧化釔的方法製造表面塗層的剖面示意圖，其利用塊體陶瓷直接摻雜氧化釔抗腐蝕材料來製造絕緣視窗104，但是這樣製造的絕緣視窗104抗熱衝擊性能差，存在較大的開裂失效風險。如第2b圖所示，這樣製造的絕緣視窗104仍然存在很多孔洞a。

此外，工程師還採用許多其他方法來製造絕緣視窗，例如塊體氧化釔基陶瓷固溶體或複相陶瓷，但是製造成本非常高高。再例如，複合結構陶瓷的絕緣視窗，如用氧化鋁和氧化釔雙層粉料燒結壓制陶瓷視窗，加工複雜，成本高。

為了解決上文出現的缺陷，本發明一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室200的絕緣視窗204，以改善由氧化鋁制程的電感耦合型等離子體處理腔室200的性能。第3圖是根據本發明一個具體實施例的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗及其抗腐蝕塗層的剖面示意圖，本發明利用等離子體增強型物理或者化學氣相沉積(PEPVD或者PECVD)制程在絕緣視窗204上面對等離子體的一面204a沉積了一層厚且緻密的抗腐蝕塗層d2，然後對所述塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗204進行了熱處理步驟。

根據本發明的一個優選實施例，所述熱處理步驟包括熱退火處理。增強型物理或者化學氣相沉積沉積的抗腐蝕塗層雖然可以達到較高厚度，但是抗腐蝕塗層中的組織穩定性欠佳，原子之間的晶體結合度有缺陷，具有較高應力，這樣的抗腐蝕塗層容易開裂，開裂的抗腐蝕層在制程過程中容易被制程用等離子體轟擊從而掉落在腔室內成為顆粒污染或者金屬污染，甚至掉落在基片W上使得基片W報廢。熱退火步驟能夠使得抗腐蝕塗層中的原子之間相互震動，填補原子間空隙，使得相互之間結合得更加緊密。本發明利用增強型物理或者化學氣相沉積製造的抗腐蝕層厚度厚，並且結構上無空隙，其具有良好緻密的原子結構或者無定型結構。如第3圖所示，絕緣窗口204上的抗腐蝕層d2厚度高，且質地緊密，表面光滑，並未產生任何孔洞。等離子體增強型物理氣相沉積(PEPVD)工藝來能夠製造一種具有良好或者緊密顆粒結構和隨機晶體取向(random crystal orientation)的抗腐蝕塗層d2。

典型地，加熱的速率應小於3℃或者min。典型地，加熱溫度的取值範圍應當在100℃至750℃甚至更高，加熱時間的取值範圍應當在10min到12h或者更久。上述熱退火步驟的時間和條件應依賴於所需抗腐蝕塗層的厚度、絕緣視窗的厚度和尺寸等。

進一步地，所述抗腐蝕層塗層的材料包括以下任一種或任多種：Y₂O₃、YF₃、ErO₂、Al₂O₃、SiC、AlN、ZrO₂。進一步地，所述絕緣視窗204的陶瓷基體為石英或者氧化鋁。進一步地，所述抗腐蝕塗層的厚度為大於40um，例如45um、50um、58um、63.5um、100um等。

根據本發明一個變形例，所述抗腐蝕層塗層具有多層結構。所述抗腐蝕塗層具有多層結構，其中，所述抗腐蝕層的剩餘應力(residual stress)在多層結構中之間的介面得到了釋放，因此厚且緻密的抗腐蝕層能夠以良好的粘附力和性能粘附於絕緣視窗204之上。當所述抗腐蝕塗層具有多層結構時，其多層結構中的每一層單層結構的厚度取值範圍為0.1um到30um，多層結構的數目能夠達到1到100層。根據本發明一個優選實施例，將最優選的每個單層材料複合在一起形成具有一定厚度的多層結構的抗腐蝕塗層，其厚度可以利用增強型物理或者化學氣相沉積達到60um及以上。多層結構的之間介面的增加可以有效地降低由多層材料結構(例如不同晶體結構或者彈性模量)或者不同材料特性(例如不同的熱膨脹係數)帶來的塗層剩餘應力。絕緣窗口204上沉積有多層抗腐蝕塗層，以使得被塗覆抗腐蝕塗層的絕緣窗口204具有增大的塗層厚度、面對等離子體化學的穩定表面以及預期功能，以改善等離子體處理腔室的制程性能。區別于單層塗層的結構，相同材料被沉積但具有多層結構的塗層結構能夠達到增大的厚度，由於多層結構增加的介面面積可以釋放塗層應力(所述塗層應力通常隨著材料層或塗層的厚度增加而增加)，其產生裂縫或裂開的風險被降低。其中，多層材料結構的頂層材料必然是抗腐蝕塗層材料，以克服等離子體制程環境的腐蝕。

如第4圖所示，本發明第二方面提供了一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室200的絕緣視窗204的製造方法，其中，所述製造方法包括如下步驟：首先執行步驟S11，提供一絕緣視窗204基體；然後執行步驟S12，在所述絕緣視窗204基體上利用增強物理或者化學氣相沉積在其面對等離子體的一面204a上塗覆有一層抗腐蝕塗層d2；然後對塗覆了抗腐蝕塗層d2的絕緣視窗204執行熱處理步驟根據本發明一個具體實施例，所述熱處理步驟包括熱退火處理。

第5圖是根據本發明一個具體實施例的一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法的PEPVD的原理示意圖。具體地，其中，所述增強型物理或者化學氣相沉積在低壓或真空腔室環境下執行，其中至少一個沉積元素或成份從一材料源被蒸發或濺射出來，被蒸發或濺射出來的材料濃縮在絕緣視窗204的基體表面，這部分制程是一個物理過程，在這裡被稱為物理氣相沉積或PVD部分。同時，一個或多個等離子體源被用來發出離子或產生等離子體以圍繞氣體噴淋頭表面，至少一沉積元素或成份被電離並與被蒸發或濺射的元素或成份在等離子體中或在氣體噴淋頭表面上反應。從而，絕緣視窗204耦接於負電壓，使得其在沉積制程過程中被電離原子或離子轟擊，這是是PEPVD中的“等離子體增強”(plasma enhanced，或者PE)功能。

一源材料820包括待沉積組份，其通常為固體形式。例如，如果待沉積薄膜是Y2O3或YF3，源材料820應包括釔(或氟)--可能還有其它材料，例如氧氣，氟(或釔)等。為了形成物理沉積，所述源材料被蒸發或濺射。在第1圖所示的具體實施例中，利用電子槍(electron gun)825來執行蒸發，其將電子束(electron beam)830導向源材料820之上。當源材料被蒸發，原子和分子位置向待塗覆部件絕緣窗口204飄移並凝結于待塗覆部件絕緣窗口204上，圖示中用虛線箭頭示出。

等離子體增強型部件由氣體注入口(gas injector)212組成，其向腔室100內注入活性或非活性源氣體，例如包含氬、氧、氟的氣體，圖示中用虛線示出。等離子體利用等離子體源被維持於絕緣視窗204的前方，等離子體源例如射頻、微波等，在本實施例中示例性地由耦合於射頻源214的線圈121示出。不受理論的束縛，我們認為在PE部分有幾個過程發生。首先，非活性離子化氣體組份，例如氬，轟擊絕緣視窗204，當它被聚集後從而使得薄膜變得緻密。離子轟擊的效果源自於負偏壓施加至絕緣窗口204，或源自於由等離子體源發出的並對準絕緣視窗204的離子。此外，例如氧或氟的活性氣體組份或自由基與蒸發的或濺射的源材料反應，所述反應或者位於絕緣視窗204的表面上或者位於腔室內。例如，源材料釔與氧氣反應生成了含釔塗層，例如Y2O3或者YF3。因此，上述制程具有物理過程(轟擊和凝結)和化學過程(例如，氧化和電離化)。

其中，上述等離子體源可以被用於離子化、分解和激發反應氣體以使得沉積制程能夠在低襯底溫度和高塗覆生長速度下執行(由於等離子體產生更多的離子和自由基)，或者被用於產生針對絕緣視窗204的能量離子(energetic ions)，以使得離子轟擊絕緣視窗204的表面並有助於在之上形成厚的和濃縮的抗腐蝕塗層。

進一步地，所述製造方法還包括在步驟S12和S13之間執行如下步驟：對絕緣視窗204曝露於等離子體的一面進行粗糙化處理步驟，然後在所述絕緣視窗204基體上利用增強物理或者化學氣相沉積在其面對等離子體的一面204a塗覆一層抗腐蝕塗層。

其中一種可能的狀況是塗覆於絕緣視窗上的抗腐蝕塗層具有抗壓應力並且絕緣窗口204具有較高應力。典型地，熱退火步驟包括熱處理。將塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣窗口204在一段時間保持在特定溫度和熱度下，則能夠有效地降低應力。這是由於抗腐蝕塗層中的微結構缺陷，例如原子在晶體或者介面區域中的變位元、晶界以及不均勻分佈。上述抗腐蝕塗層中的微結構缺陷可以通過原子擴散得到減少乃至消除。因此，熱退火步驟可以說明減少抗腐蝕塗層的剩餘應力，因此能夠改善抗腐蝕塗層的結構穩定性。

可選地，絕緣視窗204的表面粗糙度小於0.5um，以使得之後在其表面上塗覆抗腐蝕塗層，例如粗糙度為0.45um、0.3um、0.32um、0.28um、0.25um、0.13um等。

可選地，絕緣視窗的表面粗糙度大於2um，例如2.8、3、3.53、 4.85、5.83等。當抗腐蝕塗層緻密並且厚度達到40um以上時，粗糙度比較大的絕緣視窗可以對抗腐蝕塗層具有良好的粘附力。這是由於絕緣視窗表面粗糙度的增加，增加了抗腐蝕塗層和基體表面之間介面區域的接觸面積，將抗腐蝕塗層接觸區域從二維片段(2-dimensional fraction)變為三維片段(3-dimensional fraction)。粗糙表面上的沉積抗腐蝕塗層能夠導致塗層隨機晶體取向的形成，並導致抗腐蝕塗層和絕緣視窗204基體之間的介面應力的釋放，這增強了絕緣視窗204基體與抗腐蝕塗層的吸附力，並促進了厚的和緻密的塗層在其上形成。

進一步地，當所述抗腐蝕塗層具有多層結構時，所述製造方法還包括如下步驟：在對塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗204執行熱退火處理步驟之後，對絕緣視窗之上的多層結構的抗腐蝕塗層進行表面拋光或者研磨處理。結合表面粗糙度的修整以及多層結構的形成，具有較高厚度的等離子體抗腐蝕塗層可以以增強介面粘附力沉積於絕緣視窗之上。減少表面的粗糙度可以幫助減少工藝制程過程中的聚合物沉積，因此能夠減少金屬污染。典型地，所述絕緣視窗的表面可以通過研磨或者拋光的方式根據工藝需要具有特定粗糙度，優選地為0.1um以下。可選地，通過懸浮液清洗(slurry cleaning)、霧化清潔(aerosol cleaning)、爆炸(blasting)對抗腐蝕塗層或者絕緣視窗表面進行粗糙化處理。上述粗糙化表面處理可以修復絕緣視窗表面的沉積，以減少刻蝕制程中的顆粒污染。上述拋光或者研磨或者粗糙化處理等表面處理步驟可以根據工藝需要在熱退火步驟之前或者之後進行。

進一步地，利用增強型物理或者化學氣相沉積製造抗腐蝕塗層的溫度取值範圍為高於室溫至300℃甚至更高。其中，增強型物理或者化學氣相沉積的工藝係數包括溫度、壓力、功率都是可調的，其調整為形成良好粘附性的抗腐蝕塗層，也可選地形成抗腐蝕塗層為光滑或者粗糙表面，還可選地形成抗腐蝕層為單一或者多層結構。

進一步地，本發明還可以在塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗 204之上執行再次處理步驟，以使得其使用壽命提高，成本降低。其中一個再次處理步驟為機械加工絕緣視窗204表面。再次處理步驟在使用過的絕緣視窗上執行，其中，該絕緣視窗204的表面在等離子體損壞過，或者其表面的塗層在等離子體刻蝕制程中的沉積物所重疊或者污染，因此執行了該再次處理的絕緣視窗204可以使用更長時間，其生產成本得到了降低。

進一步地，所述抗腐蝕塗層具有不同的表面特徵，例如設定特定的表面粗糙度使得厚且緻密的抗腐蝕塗層能夠以良好的粘附力粘附於絕緣視窗之上。上述進行了多層塗覆或者拋光得到的塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗的使用壽命也會得到相應地延長。

下面將詳細對熱退火步驟及其技術效果進行介紹。參見第6 圖，第6圖是根據本發明一個具體實施例的一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法的熱退火步驟的曲線原理示意圖，其橫坐標表示時間，縱坐標表示溫度。如圖所示，以氧化釔製成的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗204為加工元件為例，首先將絕緣視窗204送入熱退火爐，在t1時間段內以2℃或者min的速度將絕緣視窗204的溫度升高到400℃，然後在接下來3小時時間內將絕緣視窗204保持在400℃，最後在t2時間段內以1℃或者min的速度將絕緣視窗204的溫度降低到0。需要說明的是，t1和t2時間段在這裡僅示意性地表示一段時間，t1和t2的具體資料也沒有具體限定，只要將絕緣視窗204的溫度升高或者降低的速度控制在一定範圍內，並且最後達到最高溫度或者降低到0就可以了。

本領域技術人員應當理解，熱退火步驟執行的具體參數要求，包括時間、最高溫度、升溫速度、降溫速度等都由具體的材料及其層數來決定。第7圖是根據本發明一個具體實施例的一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法的熱退火步驟針對不同材料層的參數列表。如第7圖示意的表格所示，當材料選擇為陽極處理後的Al，要求其最後形成的厚度為75um，層數為1層時，熱退火步驟需要保持在200℃達到4h。在執行熱退火步驟之前其初始應力為3.27GPa，在執行熱退火步驟之後的後續應力為2.71，其應力減小幅度達到17%。當材料選擇為Al₂O₃，要求其最後形成的厚度為75um，層數為4層時，熱退火步驟需要保持在400℃達到3h。在執行熱退火步驟之前其初始應力為3.13GPa，在執行熱退火步驟之後的後續應力為2.24，其應力減小幅度達到28%。當材料選擇為Al，要求其最後形成的厚度為90um，層數為2層時，熱退火步驟需要保持在200 ℃達到4h。在執行熱退火步驟之前其初始應力為1.97GPa，在執行熱退火步驟之後的後續應力為1.71，其應力減小幅度達到13%。當材料選擇為Al，要求其最後形成的厚度為130um，層數為4層時，熱退火步驟需要保持在200℃達到4h。在執行熱退火步驟之前其初始應力為3.82GPa，在執行熱退火步驟之後的後續應力為2.53，其應力減小幅度達到34%。由此可見，本發明方法提供的熱退火步驟對各種材料的應力降低都具有顯著效果，這說明了本發明的優越性。

我們還通過布拉格原理分析了應力變化。第8圖是布拉格原理示意圖，如第8圖所示，將利用本發明提供的絕緣視窗的製造方法制得的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗204上的抗腐蝕層d2利用布拉格原理進行分析，具體地，從抗腐蝕層d2的上表面入射至少兩個X光射線S11和S21至抗腐蝕層d2的上表面和下表面，分別經過反射和衍射以後得到反射光線S12和衍射光線S22。因此上表面的X光射線會發生反射，下表面的X光射線會發生衍射。其中θ為衍射角(布拉格角)，λ為X光波長，2d為晶面距，S=d*sin θ。按照布拉格原理，若無應力存在，在不同傾角Ψ(PSI)下，同一(hkl)晶面的2 θ角、晶面距d無變化。

若存在殘餘應力，在不同傾角Ψ(PSI)下，同一(hkl)晶面的2 θ角、晶面距d隨傾角Ψ的變化而變化。若為拉應力，Ψ越大，d越大。若為壓應力，Ψ越大，d越小。若為理想的平面應力狀態，則有以下關係式：σ=K˙M

其中，E為楊氏模量，E=171.5GPa。v為泊松比，v=0.298。M為多個轉交ψ條件下同一晶面2 θ值的變化，下面進行直線擬合求斜率，斜率即為上述關係式的M。

第9圖示出了利用布拉格原理直線擬合求斜率M的曲線圖，其橫坐標表示Sin² ψ，縱坐標為2 θ，如圖所示，得到其斜率M=0.5614。因此，可以得知，在不同傾角Ψ(PSI)下，同一(hkl)晶面的2 θ角、晶面距d變化很小，因此說明本發明對應力降低具有顯著效果。

儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。此外，不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求；“包括”一詞不排除其它權利要求或說明書中未列出的裝置或步驟；“第一”、“第二”等詞語僅用來表示名稱，而並不表示任何特定的順序。

S11-S13‧‧‧步驟

Claims

一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗，其特徵在於：所述絕緣視窗上利用等離子體增強型物理或化學氣相沉積在其面對等離子體的一面塗覆抗腐蝕塗層，所述塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗進行了熱處理步驟。
如申請專利範圍第1項所述之絕緣視窗，其特徵在於：所述熱處理步驟包括熱退火處理。
如申請專利範圍第2項所述之絕緣視窗，其特徵在於：所述抗腐蝕層塗層的材料包括以下任一種或任多種：Y₂O₃、YF₃、ErO₂、Al₂O₃、SiC、AlN、ZrO₂。
如申請專利範圍第3項所述之絕緣視窗，其特徵在於：所述抗腐蝕塗層的厚度為大於40um。
如申請專利範圍第3項所述之絕緣視窗，其特徵在於：所述抗腐蝕層塗層具有多層結構。
如申請專利範圍第2項所述之絕緣視窗，其特徵在於：所述絕緣視窗的陶瓷基體為石英或者氧化鋁。
一種抗腐蝕的電感耦合型等離子體處理腔室的絕緣視窗的製造方法，其特徵在於，所述製造方法包括如下步驟：提供一絕緣視窗基體；在所述絕緣視窗基體上利用增強型物理或者化學氣相沉積在其面對等離子體的一面塗覆一層抗腐蝕塗層；然後對塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗執行熱處理步驟。
如申請專利範圍第7項所述之製造方法，其特徵在於：所述熱處理步驟包括熱退火處理。
如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其特徵在於，所述製造方法還包括如下步驟：對絕緣視窗曝露於等離子體的一面進行粗糙化處理步驟，然後在所述絕緣視窗基體上利用增強型物理或者化學氣相沉積在其面對等離子體的一面塗覆一層抗腐蝕塗層。
如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其特徵在於：所述粗糙化處理使得絕緣視窗的表面粗糙度小於0.5um。
如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其特徵在於：所述粗糙化處理使得絕緣視窗的表面粗糙度大於2um。
如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其特徵在於，當所述抗腐蝕塗層具有多層結構時，所述製造方法還包括如下步驟：在對塗覆了抗腐蝕塗層的絕緣視窗執行熱退火處理步驟之後，對絕緣視窗之上的多層結構的抗腐蝕塗層進行表面拋光或者研磨處理。
如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其特徵在於：利用增強型物理或者化學氣相沉積製造抗腐蝕塗層的溫度取值範圍為高於室溫。
如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其特徵在於：所述抗腐蝕塗層的厚度為大於40um。
如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其特徵在於：當所述抗腐蝕塗層具有多層結構時，其多層結構中的每一層單層結構的厚度取值範圍為0.1um到30um，多層結構的數目能夠達到1到100層。